Клеточные механизмы, изучение поведения клеток

Май 2011

Сравнение влияния метотрексата на клеточный цикл при лейкемии L1210 и при остром миелоидном лейкозе человека (Ernst, Killman, 1971) показывает, что как при чувствительной, так и при резистентной форме лейкоза метотрексат.

Торможение метотрексатом включения 3Нтимидина в клетки асцитной лейкемии L1210 показывает, что в этих клетках метотрексат тормозил синтез не только тимидинмонофосфата, но также и других нуклеотидов. Это хорошо согласуется с данными Hryniuk (1972) о торможении метотрексатом синтеза пуринов в чувствительных лейкозных клетках (подробно см. главу IV). При остром миелоидном лейкозе человека метотрексат не тормозил включения 3Нтимидина. Очевидно, торможение включения 3Нтимидина происходило только в лейкозных клетках, высокочувствительных к метотрексату. Действительно, как показали Roberts и Hall (1967), Hryniuk с соавторами (1974), при острых лейкозах человека торможение включения 3Нтимидина коррелирует с чувствительностью.

Другие антиметаболиты, даже такие широко используемые в клинике, как метотрексат и 5фторурацил, изучались мало. Значительный интерес представляет работа Ernst и Killman (1971), в которой исследовали влияние метотрексата на клеточный цикл лейкозных миелобластов человека in vivo и показали, что метотрексат поразному влияет на лейкозные клетки в фазах Gi и S. Клетки в фазе Gj не только вступали в фазу S, но и делились в то время, когда клетки, на которые препарат подействовал в фазе S, все еще задерживались в этой фазе. После возобновления синтеза ДНК клетки фазы Gi проходили фазу S за нормальное время. Следовательно, торможение синтеза ДНК было значительно более выражено в клетках, находившихся в фазе S, чем в фазе Gi. С. А. Гончарова и О. С. Франкфурт (1975) показали, что в асцитной лейкемии L1210 метотрексат неодинаково влиял на клетки, которые во время его введения находились в различных фазах цикла. Наиболее существенные нарушения метотрексат вызывал в клетках, которые во время его введения находились в фазе S. В значительной части этих клеток препарат полностью тормозил синтез ДНК. После возобновления пролиферации скорость деления этих клеток была значительно медленнее, чем в контроле. Метотрексат кратковременно блокировал переход из фазы Gi в фазу S. После возобновления перехода из фазы G( в фазу S длительность фазы S в этих клетках по сравнению с контролем не изменялась. Деление клеток в фазе G2 препарат не тормозил. Под воздействием метотрексата происходила дегенерация приблизительно половины клеточной популяции, причем гибель затрагивала в равной степени клетки, находившиеся в фазах Gi и S. Гибель клеток в фазе Gi показывает, что для клеток лейкемии L1210 метотрексат в терапевтической дозе не является Sфазовоспецифичным агентом. Гибель клеток в фазе Gi может служить объяснением того, что лечение лейкемии L1210 метотрексатом по схеме, оптимальной для Sфазовоспецифичных агентов, не улучшает терапевтического эффекта этого препарата (Skipper е. а., 1970).

Введение арабинозилцитозина мышам с меланомой В16 вызывало уже через 15 мин резкое уменьшение индекса метки, который сохранялся на низком уровне в течение 4 ч и возвращался к исходному значению через 12 ч (Bertalanffy, Gibson, 1971). При введении 3Нтимидина за 1 ч до арабинозилцитозина число меченых митозов в течение 6 ч находилось на уровне 36, что отражало вступление в митоз клеток, которые во время введения препарата находились в конце фазы Бив фазе G2. Через 818ч наблюдалась типичная волна меченых митозов с максимумом 74 и продолжительностью фазы S в 6 ч. Следовательно, клетки временно блокировались в фазе S и затем вступали в митоз. Введение арабинозилцитозина мышам с асцитным раком Эрлиха вызывало аналогичные изменения в цикле опухолевых клеток. Вступление в митоз клеток, находившихся во время введения препарата в фазе S, задерживалось в меланоме В16 на 6 ч, а в асцитном раке Эрлиха на 8 ч. В обеих опухолях препарат не влиял на клетки, которым оставалось 1 ‘/г ч и менее до конца фазы S, что составляет 20 от ts в меланоме В16 и 15 от ts для асцитного рака Эрлиха. После восстановления пролиферации длительность фазы S была такой же, как до воздействия. Это показывает, что блокированные арабинозилцитозипом клетки задерживались в том участке фазы S, в котором на них подействовал препарат, за исключением конца фазы S. Клетки, находившиеся во время введения препарата в фазе Gi, после восстановления пролиферации сразу вступали в фазу S и проходили ее за время, близкое к ts в контроле. Таким образом, в двух опухолях in vivo арабинозилцитозин временно блокировал клетки в фазе S и не влиял на клетки в остальных фазах цикла.

В культуре лейкозных клеток человека непрерывное действие арабинозилцитозина в концентрации 10~6 моля вызывало кратковременное торможение синтеза ДНК и не влияло на переход из фазы Gj в фазу S (Yataganas е. а., 1974). При более высокой концентрации препарата клетки блокировались в ранней фазе S, затем постепенно проходили фазу S, но не делились. Если через 24 ч действие препарата прекращали, то клетки делились несинхронно. Очевидно, время, необходимое для восстановления, зависело от времени блокирования в фазе S. При действии препарата в течение 48 ч торможение син теза ДНК было необратимым и клетки погибали. Чем выше была концентрация арабинозилцитозина, тем раньше наступала необратимость торможения синтеза ДНК и гибель клеток. При высоких концентрациях препарата лишь 814 клеток не переходили в фазу S. Авторы предположили, что выжившие клетки находятся среди клеток, блокированных в фазе Gi. Значительное действие арабинозилцитозина на клетки в фазе Gj обнаружил Yoshikura (1974). При добавлении препарата на 2 ч в стационарную культуру переход клеток в фазу S после смены среды задерживался на 24 ч. Возможно, арабинозилцитозин длительно сохранялся в клетках.